Impulsar la innovación en la fabricación con los conectores modulares de HARTING

Los ingenieros de fabricación pueden apreciar la frustración que supone que una línea de producción se detenga porque falla un controlador de motor, pero acceder a él requiere desmontar docenas de conexiones de cables. Lo que debería llevar unos minutos se convierte en horas mientras los técnicos rastrean los circuitos a través de los haces de cables, con la esperanza de poder localizar los cables correctos entre cientos de conductores de aspecto similar. Este escenario pone de relieve un reto de la conectividad eléctrica en entornos industriales. Los sistemas cableados, aunque inicialmente parezcan rentables, pueden crear ineficiencias ocultas que se agravan a lo largo del ciclo de vida de los equipos, y el problema radica en la naturaleza rígida de las conexiones cableadas. Afortunadamente, hoy en día existen soluciones de conectores modulares (Figura 1) que pueden adaptarse a los requisitos cambiantes sin perder fiabilidad industrial.

Figura 1: Sistema Han-Modular® Connector. (Fuente de la imagen: HARTING)

Orígenes de la tecnología de conexión industrial normalizada

La visión de Wilhelm HARTING en 1945 reconocía que el crecimiento industrial de posguerra requería soluciones de conexión fundamentalmente diferentes de los diseños existentes. Comenzando con una pequeña operación de reparación en Minden, Alemania, HARTING desarrolló lo que se conoció como conectores de alta resistencia (HDC), estableciendo principios que siguen influyendo en el diseño de la conectividad industrial hoy en día.

El avance se produjo al crear conectores rectangulares en contraste con los diseños circulares que dominaban inicialmente las aplicaciones militares y aeroespaciales. Las arquitecturas rectangulares ofrecen un mayor aprovechamiento del espacio en los paneles de control industriales y consiguen una mayor densidad de contactos en espacios estandarizados. La serie de conectores Han, lanzada antes del boom industrial de la década de 1960, demostró que las conexiones estandarizadas y resistentes podían manejar múltiples tipos de medios y, al mismo tiempo, resistir los duros entornos de las fábricas.

Esta base histórica es importante porque la tecnología Han-Modular se basa directamente en principios probados. En lugar de reinventar conceptos básicos, fusiona diseños probados con los últimos materiales, técnicas de fabricación y capacidades de integración.

Deconstrucción del diseño del sistema de conexión modular

La tecnología Han-Modular de HARTING emplea un enfoque de bloques de construcción en el que los ingenieros pueden seleccionar módulos individuales basados en requisitos de medios específicos (alimentación, señal, datos, aire, etc.) y combinar estos elementos dentro de carcasas protectoras diseñadas para entornos particulares.

Los módulos Han-Modular gestionan tipos de medios específicos dentro del conjunto de conectores, por ejemplo, módulos de potencia para acomodar corrientes de 16 a 200 A para aplicaciones de alta resistencia, módulos de señal para soportar circuitos de control de baja tensión, así como módulos de comunicación para conexiones Ethernet, bus de campo o fibra óptica. Los ingenieros pueden combinar estos diferentes tipos de módulos dentro del mismo marco de montaje, eliminando la necesidad de conectores independientes para cada medio. Las carcasas protectoras proporcionan soporte mecánico y sellado ambiental para las combinaciones de módulos, con carcasas estandarizadas que van desde las configuraciones compactas Han 6B hasta Han 48B (Figura 2), adecuadas para los requisitos más exigentes y multimedia.

Figura 2: Ejemplo de una carcasa Han 48B montada en mamparo. (Fuente de la imagen: HARTING)

La protección medioambiental utiliza construcciones de sellado graduadas en función de la gravedad de la aplicación. La clasificación básica IP65 protege contra la infiltración de polvo y la entrada de agua, algo habitual en la mayoría de las instalaciones de fabricación. Por otro lado, las especificaciones IP69K mejoradas para que los conectores Han-Modular soporten los procedimientos de lavado a alta presión que se exigen en el procesado de alimentos y la producción farmacéutica.

Los conectores Han-Modular incorporan múltiples funciones de seguridad que eliminan los errores de conexión. El sistema de enchavetado mecánico utiliza elementos de guía de forma única que permiten que solo se conecten entre sí las mitades macho y hembra del conector que coincidan correctamente. Este diseño físico evita que los técnicos conecten conectores incompatibles, un error de cableado que se produce con frecuencia en las conexiones cableadas. En lugar de depender de etiquetas de cableado o diagramas de circuitos que pueden volverse poco claros con el tiempo, el sistema de codificación hace que las conexiones incorrectas sean físicamente imposibles.

Asociación de HARTING con DigiKey: the Han Configurator

Las especificaciones de los conectores plantean desafíos en los flujos de trabajo de ingeniería. Los ingenieros deben cruzar manualmente las especificaciones de los componentes en varias hojas de datos, verificar las clasificaciones ambientales y validar los requisitos de compatibilidad de cada tipo de conector. Se trata de un proceso que requiere mucho tiempo e introduce errores de selección, al tiempo que repercute en los plazos del proyecto.

La colaboración de DigiKey con HARTING aborda estos problemas con herramientas de diseño integradas que automatizan la validación y la selección de componentes. The Han Configurator® permite a los ingenieros introducir los requisitos del sistema, por ejemplo, tipos de soporte, valores nominales de corriente y especificaciones ambientales, y recibir información en tiempo real sobre la compatibilidad y disponibilidad de los componentes. El configurador utiliza una lógica de selección basada en reglas que evita combinaciones incompatibles y sugiere alternativas cuando sus elecciones crean conflictos. También muestra conjuntos configurados desde múltiples ángulos, lo que permite a los ingenieros verificar el ajuste mecánico y los requisitos de tendido de cables antes de comprar.

The Han Configurator también genera documentación completa, como listas de materiales con precios actuales y estado de disponibilidad. La integración directa con los sistemas de adquisición de DigiKey puede ayudar a eliminar la creación manual de listas de piezas y los pedidos. Los ingenieros pueden utilizar las herramientas de comparación de puestos para evaluar alternativas modulares frente a cableado rígido o bibliotecas preconfiguradas como puntos de partida para aplicaciones comunes en múltiples sectores.

Ventajas prácticas para los equipos de fabricación

Los conectores Han-Modular de HARTING ofrecen mejoras cuantificables en el tiempo de instalación en comparación con los métodos de cableado rígido. Los juegos de conectores preensamblados eliminan el laborioso proceso de terminación individual de los cables sobre el terreno y los sistemas de codificación mecánica evitan los errores de conexión que suelen afectar a las instalaciones de cableado. Los diseños estandarizados de las carcasas, que van desde las configuraciones compactas Han 6B (Figura 3) hasta los conjuntos Han 48B para aplicaciones complejas, permiten una instalación coherente en los distintos requisitos del sistema.

Figura 3: Ejemplo de una carcasa Han 6B montada en mamparo. (Fuente de la imagen: HARTING)

El diseño modular simplifica los procedimientos de mantenimiento al sustituir las complicadas operaciones de trazado de circuitos y recableado por simples desconexiones/reconexiones de conectores. Cuando hay que sustituir componentes o los técnicos tienen que solucionar problemas, pueden identificarlos y aislarlos fácilmente. El mecanismo de bloqueo accionado por palanca también permite a los trabajadores de mantenimiento realizar las operaciones rápidamente sin necesidad de utilizar equipos especializados.

Otra ventaja clave es la posibilidad de probar conjuntos completos de conectores en condiciones controladas. De este modo se elimina cualquier variable que pueda crear problemas de fiabilidad con las conexiones terminadas en campo. Las instalaciones de fabricación pueden controlar la calidad de la preparación del conductor, la fuerza de inserción de los contactos y la integridad del sellado de formas que no son posibles durante la instalación sobre el terreno. Las pruebas ambientales también garantizan que los ensamblajes cumplan los grados de protección IP65 o IP69K especificados antes de su entrega.

En definitiva, las modificaciones son mucho más sencillas con el diseño modular. Las interfaces estándar permiten a los ingenieros mejorar la capacidad de manejo de potencia, agregar más canales de comunicación o incluso integrar nuevos componentes intercambiando módulos individuales.

Validación en sectores industriales críticos

Las cadenas de montaje de automóviles (Figura 4) son algunas de las aplicaciones más exigentes en materia de conectividad. Por ejemplo, las células de soldadura robotizadas requieren la transmisión simultánea de potencia de soldadura de alta corriente (normalmente superior a 600 A), señales de servocontrol para el posicionamiento del robot y comunicación Ethernet de alta velocidad para la coordinación del movimiento en tiempo real. Esto significa que los fallos de conexión pueden detener líneas de producción enteras, por lo que la fiabilidad es esencial. Los conectores Han-Modular están diseñados para soportar la tensión mecánica continua del movimiento robótico, manteniendo la integridad eléctrica y la fiabilidad a largo plazo en condiciones ambientales extremas.

Figura 4: Una típica cadena de montaje de automóviles. (Fuente de la imagen: Adobe Stock)

Del mismo modo, las instalaciones de generadores remotos deben funcionar de forma fiable en condiciones de temperatura extremas que van desde el Ártico hasta entornos desérticos, a menudo con un acceso mínimo para el mantenimiento durante periodos prolongados. Estas aplicaciones requieren conectores que gestionen simultáneamente la distribución de potencia primaria de alta corriente y los circuitos de control sensibles dentro de conjuntos únicos. Los conectores Han-Modular en instalaciones de generadores permanecen operativos durante años sin intervención de mantenimiento, lo que valida el enfoque de diseño en las condiciones más exigentes.

Los equipos de minería y construcción también operan en entornos agresivos con exposición extrema al polvo, contaminación del fluido hidráulico y fuertes impactos mecánicos. Además de superar la mayoría de las especificaciones industriales, los conectores Han-Modular ayudan a mantener la protección sellada y la continuidad eléctrica en condiciones que degradan rápidamente las soluciones de conectividad convencionales.

Las instalaciones químicas son probablemente los entornos de validación más difíciles, en los que los conectores deben resistir la exposición química con requisitos a prueba de explosiones. El diseño Han-Modular permite realizar pruebas de montaje en condiciones controladas de laboratorio antes de su implementación en zonas peligrosas para evitar fallos que podrían ir más allá de la interrupción de la producción y plantear problemas de seguridad.

Conclusión

La conectividad modular ha cambiado radicalmente la forma en que los ingenieros abordan el diseño de sistemas. En lugar de optimizar los componentes individuales, se centra en diseñar una infraestructura de conectividad sólida que admita tanto los requisitos como la innovación tecnológica futura. Para los ingenieros que optimizan el rendimiento del sistema a largo plazo, la conectividad modular ofrece la adaptabilidad esencial para la gestión del cambio tecnológico y mantiene una alta fiabilidad operativa para una amplia gama de aplicaciones industriales. Las decisiones de ingeniería deben evaluar la conectividad como infraestructura que puede permitir o limitar futuras modificaciones del sistema.